CN117700392A - 杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物，结构选自以下结构中的一种：本发明方法原料简单易得，反应条件温和，底物适应性强，可用于合成多种杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物。该方法首先设计合成了两类邻位功能化的二芳基碘盐，随后经三步一锅法高效制备六元环状O桥接杂环二芳基碘盐和N桥接杂环二芳基碘盐。该方法将香豆素骨架加入环状碘盐中，通过紫外可见吸收实验证明该类化合物在光化学中的潜在应用。该方法还对其中氧原子桥接的环状碘盐进行抗菌实验测定，证明该类碘盐是一种应用前景光明的新型高效敏感抗菌剂。
Description
技术领域
本发明属于有机合成制备技术领域，具体地说，涉及一种杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物及其制备方法和应用。
背景技术
环状二芳基碘盐由于其固有的结构和高度缺电子的特性，经常被用于多环支架的构建。近年来，生物活性剂和卤素催化剂的合成方法和应用领域迅速发展，从而增加了人们对该领域的研究兴趣。与线性二芳基碘盐相比较，环状碘盐具有在合适的条件和良好的原子经济性下与各种亲核试剂发生反应的优点，因此对其合成方法的研究非常必要。
目前，大多数研究集中在五元环或C桥接的六元环状碘盐的合成，而对杂原子桥接的环状二芳基碘盐的研究相对有限。1965年，Beringer课题组报道了第一个合成氧桥接六元环状碘盐的例子(Journal ofOrganic Chemistry,1965,30,1141-1148)，由邻碘二芳醚化合物出发，分两步法进行提取，但反应的普适性较差。
2022年，Nachtsheim课题组报道了一种含O、N杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐的一锅合成方法(Organic Letters,2022,24,2562-2566)，此方法避免了中间体的分离，普适性强，产率高。
同年，Olofsson课题组报道了一种用邻碘二芳醚为原料合成氧桥接环状碘盐的方法(ChemistryAEuropean Journal,2022,28,e202202453)，其中底物具有很强的吸电子基团。
综上所述，杂原子桥接的环状二芳基碘盐的合成方法和应用仍然相较匮乏，可适用的底物非常有限。考虑到邻位带有取代基的二芳基碘盐确实表现出不一样的化学性质，结合课题组之前对二芳基碘盐邻位C-H键和邻位C-I键的研究工作，可以尝试使用具有特定官能团取代的线性碘盐，经过后期的反应修饰来合成一些杂原子桥接的二芳基碘盐，以实验验证这一可能性。
发明内容
本发明第一个目的是提供一种杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物。
本发明第二个目的是提供一种所述杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物的制备方法。
本发明第三个目的是提供一种所述杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物在制备抗菌剂中的应用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的第一个方面，提供了一种杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物，结构选自以下结构中的一种：
其中，
R1选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)、-CO2R9、-NO2、-CF3；
R2选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)、-CO2R9、-NO2、-CF3；
R3选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)、-CO2R9、-NO2、-CF3；
R4选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)、-CO2R9、-NO2、-CF3；
R5选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)、-CO2R9、-NO2、-CF3、
R6选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)、-CO2R9、-NO2、-CF3、
R7选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)、-CO2R9、-NO2、-CF3、
R8选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)、-CO2R9、-NO2、-CF3、
或，R6与R7和C、O组成六元环(如虚线是连接处)；
R9选自C1～C10烷基；
R10选自C1～C10烷基、R11选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)；
R12选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)；
R13选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)；
R14选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)；
R15选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)；
R16选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)；
R17选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)；
R18选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)；
R19选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)；
R20选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)；
R21选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)；
R22选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)；
R23选自氢、C1～C10烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)。
较优选的，所述杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物中，
R1选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3；R2选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3；R3选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3；R4选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3；R5选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3、
R6选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3、
R7选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3、
R8选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3、
或，R6与R7和C、O组成六元环虚线是连接处；
R10选自甲基、乙基、正丙基、R11选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R12选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R13选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R14选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R15选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R16选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R17选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R18选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R19选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R20选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R21选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R22选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R23选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴。
最优选的，所述杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物选自以下结构中的一种：
本发明的第二个方面，提供了一种所述杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物的制备方法，包括以下步骤：
将摩尔比为1:1.05～2(优选为1:1.1)的化合物II、碳酸铯倒入干燥Schlenk管中，密封后进行无水无氧操作通入氮气，加入乙腈，室温下反应1～24h，待基本完全反应后，加入选择性氟试剂和乙酸，在室温下继续反应1～24h，将反应管转移至0℃冰浴中，缓慢滴加三氟甲磺酸，选择性氟试剂、三氟甲磺酸与化合物II的摩尔比为2～6:2～6:1(优选为4:4:1)，撤去冰浴，室温下搅拌，然后加热至70～90℃(优选为80℃)继续反应1～5h，得到所述杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物；
或，
将摩尔比为1:1.05～2(优选为1:1.1)的化合物II、4-二甲氨基吡啶倒入干燥Schlenk管中，密封后进行无水无氧操作通入氮气，加入乙腈，温度为70～90℃(优选为80℃)的条件下反应1～24h，待基本完全反应后，加入选择性氟试剂和乙酸，在室温下继续反应1～24h，将反应管转移至0℃冰浴中，缓慢滴加三氟甲磺酸，选择性氟试剂、三氟甲磺酸与化合物II的摩尔比为2～6:2～6:1(优选为4:4:1)，撤去冰浴，室温下搅拌，然后加热至70～90℃(优选为80℃)继续反应1～5h，得到所述杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物。
所述化合物II的结构选自以下结构的一种：
本发明的第三方面，提供了一种所述杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物在制备有机功能材料中的应用，尤其是在制备光电有机材料中的应用。
本发明的第四方面，提供了一种所述杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物在制备抗菌剂中的应用。
所述抗菌剂中的细菌选自革兰氏阴性菌大肠埃希氏菌(E.coli)、铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)、革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(S.aureus)、枯草芽孢杆菌(B.subtilis)中的一种。
本发明的第五方面，提供了一种所述杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物与其他抗菌剂一起在制备抗菌剂中的应用。
所述抗菌剂中的细菌选自革兰氏阴性菌大肠埃希氏菌(E.coli)、铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)、革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(S.aureus)、枯草芽孢杆菌(B.subtilis)中的一种。
所述其他抗菌剂选自利福平、苯扎氯氨、异噻唑啉酮、三氯生、三氯卡班中的一种。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明提供的由邻位功能化的线性二芳基碘盐，通过三步一锅法合成的杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物，产物收率高、底物范围广，适用于各种芳烃，包括一些复杂的药物小分子，实现了杂原子桥接的二芳基碘盐的新的合成方法及思路，扩大了该类化合物的结构库。加入香豆素骨架等大共轭基团的杂原子桥接的环状碘盐在光聚合化学领域中具有潜在的应用价值，而氧原子桥接的环状碘盐抗菌活性显著，抗菌效果稳定，可杀灭细菌，是一种应用前景光明的新型高效敏感抗菌剂。
本发明方法原料简单易得，反应条件温和，底物适应性强，可用于合成多种杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物。该方法首先设计合成了两类邻位功能化的二芳基碘盐，随后经三步一锅法高效制备六元环状O桥接杂环二芳基碘盐和N桥接杂环二芳基碘盐。该方法将香豆素骨架加入环状碘盐中，通过紫外可见吸收实验证明该类化合物在光化学中的潜在应用。
附图说明
图1显示了本发明制备的化合物I-1～I-4、I-6～I-12的紫外可见吸收光谱示意图。
图2显示了本发明制备的化合物I-13～I-20、I-22的紫外可见吸收光谱示意图。
图3显示了本发明制备的化合物I-5、I-21、VI-1、VI-2的紫外可见吸收光谱示意图。
图4是化合物I与五种市售抗菌剂分别对细菌E.coli的MIC值数据对比图。
图5是化合物I与五种市售抗菌剂分别对细菌P.aeruginosa的MIC值数据对比图。
图6是化合物I与五种市售抗菌剂分别对细菌S.aureus的MIC值数据对比图。
图7是化合物I与五种市售抗菌剂分别对细菌B.subtilis的MIC值数据对比图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明所用试剂如下：2-碘苯酚、三氟甲磺酸酐、N,N-二异丙基乙胺、间氯过氧苯甲酸、选择氟试剂、碳酸铯、4-二甲氨基吡啶、三氟甲磺酸钾、三乙胺、吡啶、乙酸钠、乙酸酐、磺酰氯、钯/碳、乙酸、盐酸、三氟甲磺酸、三氟化硼乙醚、三甲基硅乙酸酯、三氟甲磺酸三甲基硅酯、芳基硼酸、芳基硼酸钾、硫酸钠、乙醚、乙腈、石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、甲醇、N,N-二甲基苯胺；以上试剂购买自国药试剂、上海泰坦科技股份有限公司。
化合物II-1～II-12、II-21根据文献(DOI:10.1002/anie.201806405)制备。化合物II-13～II-20、II-22根据文献(https://dx.doi.org/10.1021/acs.orglett.0c01024)制备。
实施例1
将化合物II-1(0.5mmol，1eq.)、碳酸铯(0.55mmol，1.1eq.)倒入干燥Schlenk管中，密封后进行无水无氧操作通入氮气，用注射器加入乙腈溶液5ml，在25℃下反应12h，待基本完全反应后，加入选择性氟试剂(2.0mmol，4eq.)，乙酸0.5ml，在室温下继续反应24h。将反应管转移至0℃冰浴中，缓慢滴加三氟甲磺酸(2.0mmol，4eq.)，撤去冰浴，室温下搅拌10min，后转移至80℃的油浴锅中继续反应2h。反应结束后，加入二氯甲烷萃取，用无水硫酸钠干燥，经减压蒸馏的粗产物通过快速柱色谱方法纯化(洗脱剂：二氯甲烷/甲醇＝20:1)，得到目标产物化合物I-1。黄色固体；产率:60％(136mg)；熔点:177-179℃。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.04–7.97(m,1H),7.82(dd,J＝7.8,1.8Hz,1H),7.77(dd,J＝8.1,1.5Hz,1H),7.69–7.61(m,1H),7.53(dd,J＝8.7,1.2Hz,1H),7.46–7.38(m,1H),7.30(t,J＝7.8Hz,1H),2.47(s,3H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.77.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ153.6,151.7,134.5,133.6,133.5,131.5,131.1,128.2,127.7,122.1,120.7(q,JC-F＝324.2Hz),103.4,103.2,22.6.HRMS m/z(ESI):Calculated for C13H10IO+[M-OTf]+308.9771,found308.9766.
实施例2
以化合物II-2替代实施例1中的II-1，其他反应步骤、用量与实施例1相同，得到目标产物化合物I-2。淡黄色固体；产率:71％(162mg)；熔点:180-182℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.11(d,J＝7.8,1.1Hz,1H),7.98(d,J＝8.3Hz,1H),7.81–7.75(m,2H),7.66(s,1H),7.53(dd,J＝8.3,3.1Hz,1H),7.38(dd,J＝8.3,2.0Hz,1H),1.85(s,3H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.76.13C NMR(151MHz,DMSO-d6)δ153.6,153.4,144.3,133.5,133.4,132.9,128.9,128.0,121.9,121.6,119.6(q,JC-F＝317.1Hz),102.6,98.6,20.6.HRMS m/z(ESI):Calculated for C13H10IO+[M-OTf]+308.9771,found 308.9765.
实施例3
以化合物II-3替代实施例1中的II-1，其他反应步骤、用量与实施例1相同，得到目标产物化合物I-3。白色固体；产率:66％(172mg)；熔点:193-195℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.06(d,J＝7.9Hz,1H),7.90(dd,J＝7.5,3.0Hz,1H),7.78(dd,J＝9.0,4.6Hz,1H),7.74–7.67(m,2H),7.60(td,J＝8.6,3.0Hz,1H),7.48(td,J＝6.4,3.4Hz,1H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.77.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ158.0,153.7,150.5,150.4,133.6,133.5,128.3,122.6,121.7,121.3,(q,JC-F＝275.3Hz)120.6,103.4,103.1.HRMS m/z(ESI):Calculated for C12H7BrIO+[M-OTf]+372.8719,found 372.8714.
实施例4
以化合物II-4替代实施例1中的II-1，其他反应步骤、用量与实施例1相同，得到目标产物化合物I-4。黄色固体；产率:98％(268mg)；熔点:186-188℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.61(d,J＝2.0Hz,1H),8.21(dd,J＝8.5,2.0Hz,1H),8.05(dd,J＝8.1,1.4Hz,1H),7.81(d,J＝8.5Hz,1H),7.77–7.66(m,2H),7.48(ddd,J＝8.6,7.1,1.7Hz,1H),3.90(s,3H).19FNMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.77.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ164.2,156.8,152.7,134.7,134.2,133.7,133.5,128.9,128.6,121.8,121.8,120.7(q,JC-F＝323.2Hz),102.2,101.2,52.9.HRMS m/z(ESI):Calculated for C14H10IO3 +[M-OTf]+352.9669,found 352.9660.
实施例5
以化合物II-5替代实施例1中的II-1，其他反应步骤、用量与实施例1相同，得到目标产物化合物I-5。白色固体；产率:59％(62mg)。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.06(d,J＝6.8Hz,1H),7.96–7.86(m,2H),7.78(dd,J＝8.1,1.5Hz,1H),7.76–7.67(m,2H),7.48(ddd,J＝8.5,7.3,1.6Hz,1H),2.21(s,2H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.73.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ160.4,154.1,151.7,150.6,139.1,136.3,135.7,133.6,128.4,127.4,122.6,121.6,121.7(q,JC-F＝324.2Hz),121.1,119.8,105.3,16.8.HRMS m/z(ESI):Calculatedfor C16H10IO3 +[M-OTf]+376.9669,found 376.9656.
实施例6
以化合物II-6替代实施例1中的II-1，其他反应步骤、用量与实施例1相同，得到目标产物化合物I-6。白色固体；产率:61％(145mg)；熔点:188-190℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.07–8.02(m,2H),7.80–7.74(m,2H),7.72–7.69(m,2H),7.47(ddd,J＝8.5,6.8,2.1Hz,1H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.74.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ153.3,152.7,133.6,133.5,133.3,132.5,131.0,128.4,122.8,121.7,120.7(q,JC-F＝324.2Hz),103.3,102.4.HRMS m/z(ESI):Calculated for C12H7ClIO+[M-OTf]+328.9225,found 328.9218.
实施例7
以化合物II-7替代实施例1中的II-1，其他反应步骤、用量与实施例1相同，得到目标产物化合物I-7。白色固体；产率:80％(191mg)；熔点:170-172℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.02(dd,J＝8.4,5.6Hz,2H),7.90(d,J＝2.3Hz,1H),7.71–7.68(m,2H),7.56(dd,J＝8.7,2.3Hz,1H),7.47(dt,J＝8.5,4.4Hz,1H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.76.13CNMR(101MHz,DMSO-d6)δ154.4,153.2,137.7,134.6,133.6,133.5,128.5,128.1,121.8,121.8,120.7(q,JC-F＝323.2Hz),102.4,101.1.HRMS m/z(ESI):Calculated for C12H7ClIO+[M-OTf]+328.9225,found 328.9215.
实施例8
以化合物II-8替代实施例1中的II-1，其他反应步骤、用量与实施例1相同，得到目标产物化合物I-8。白色固体；产率:54％(138mg)；熔点:204-210℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.28–8.24(m,1H),8.15(d,J＝2.1Hz,1H),8.05(dd,J＝8.1,1.4Hz,1H),7.85(dd,J＝8.6,2.1Hz,1H),7.77–7.68(m,2H),7.49(ddd,J＝8.6,7.1,1.9Hz,1H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-61.48(s),-77.76(s).13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ154.0,153.1,135.0,133.6,133.5,133.4(q,JC-F＝32.3Hz),128.6,124.5(q,JC-F＝4.0Hz),124.3,121.7(q,JC-F＝21.2Hz),120.7(q,JC-F＝323.2Hz),118.7(q,JC-F＝4.0Hz),107.6,102.2.HRMS m/z(ESI):Calculated for C13H7F3IO+[M-OTf]+362.9488,found 362.9478.
实施例9
以化合物II-9替代实施例1中的II-1，其他反应步骤、用量与实施例1相同，得到目标产物化合物I-9。白色固体；产率:87％(217mg)；熔点:170-172℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.18(d,J＝8.5Hz,1H),8.14(d,J＝1.9Hz,1H),8.04(dd,J＝8.1,1.4Hz,1H),7.97(dd,J＝8.4,2.0Hz,1H),7.79(dd,J＝8.2,1.5Hz,1H),7.70(ddd,J＝8.2,7.3,1.5Hz,1H),7.50–7.44(m,1H),3.90(s,3H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.77.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ164.6,153.8,153.3,134.4,134.3,133.6,133.6,128.5,128.1,121.9,121.6,120.7(q,JC-F＝323.2Hz),108.2,102.5,53.0.HRMS m/z(ESI):Calculated for C14H10IO3 +[M-OTf]+352.9669,found 352.9662.
实施例10
以化合物II-10替代实施例1中的II-1，其他反应步骤、用量与实施例1相同，得到目标产物化合物I-10。白色固体；产率:76％(182mg)；熔点:171-173℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.12(t,J＝8.8Hz,1H),8.09–8.00(m,2H),7.71–7.66(m,2H),7.47(ddd,J＝8.5,6.4,2.4Hz,1H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.75(s),-129.54(ddd,J＝22.2,11.0,8.3Hz),-137.57(ddd,J＝21.9,9.3,6.8Hz).13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ153.3,153.0(d,JC-F＝14.14Hz),150.7(dd,JC-F＝3.0,14.14Hz),148.9(d,JC-F＝14.14Hz),146.4(d,JC-F＝14.14Hz),133.6,133.5,128.4,121.6,121.5,121.3,120.7(q,JC-F＝324.2Hz),111.1(d,JC-F＝21.2Hz),103.0,97.3(dd,JC-F＝3.0,3.1Hz).HRMS m/z(ESI):Calculated forC12H6F2IO+[M-OTf]+330.9426,found330.9415.
实施例11
以化合物II-11替代实施例1中的II-1，其他反应步骤、用量与实施例1相同，得到目标产物化合物I-11。白色固体；产率:58％(156mg)；熔点:192-195℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.10(dd,J＝9.6,2.1Hz,1H),8.08–8.05(m,1H),7.99(t,J＝2.0Hz,1H),7.75(dd,J＝8.2,1.6Hz,1H),7.70(ddd,J＝8.3,7.1,1.4Hz,1H),7.50(ddd,J＝8.6,7.2,1.6Hz,1H).19FNMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.74(s),-125.30(s).13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ153.7,152.4(q,JC-F＝259.6Hz),141.7(d,JC-F＝14.1Hz),137.8,133.7(d,JC-F＝10.1Hz),130.7(d,JC-F＝4.0Hz),128.8,123.4(d,JC-F＝22.2Hz),121.7,120.7(q,JC-F＝324.2Hz),118.2(d,JC-F＝7.1Hz),105.3,102.4.HRMS m/z(ESI):Calculated for C12H6BrFIO+[M-OTf]+390.8625,found 390.8620.
实施例12
以化合物II-12替代实施例1中的II-1，其他反应步骤、用量与实施例1相同，得到目标产物化合物I-12。白色固体；产率:55％(141mg)；熔点:215-217℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.12–8.10(m,1H),8.09–8.04(m,1H),8.02(d,J＝2.4Hz,1H),7.73–7.70(m,2H),7.54–7.49(m,1H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.76.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ153.0,148.7,133.8,133.7,133.0,131.6,131.1,128.9,126.3,121.9,120.7(q,JC-F＝323.2Hz),105.6,103.6HRMS m/z(ESI):Calculated for C12H6Cl2IO+[M-OTf]+362.8835,found362.8828.
实施例13
将化合物II-13(0.5mmol，1eq.)、4-二甲氨基吡啶(0.55mmol，1.1eq.)倒入干燥Schlenk管中，密封后进行无水无氧操作通入氮气，用注射器加入乙腈溶液5ml，在80℃下反应12h，待基本完全反应后，加入选择性氟试剂(2.0mmol，4eq.)和乙酸0.5ml，在室温下继续反应24h。将反应管转移至0℃冰浴中，缓慢滴加三氟甲磺酸(2.0mmol，4eq.)，撤去冰浴，室温下搅拌10min，后转移至80℃的油浴锅中继续反应2h。反应结束后，加入二氯甲烷萃取，用无水硫酸钠干燥，经减压蒸馏的粗产物通过快速柱色谱方法纯化(洗脱剂：二氯甲烷/甲醇＝20:1)，得到目标产物化合物I-13。
淡黄色固体；产率:60％(135mg)；熔点:202-204℃。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ7.99(ddd,J＝8.0,4.3,1.5Hz,4H),7.86(t,J＝7.5Hz,1H),7.80–7.74(m,2H),7.67–7.61(m,2H),7.58(t,J＝7.8Hz,2H),7.47(d,J＝7.3Hz,2H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.75.13CNMR(101MHz,DMSO-d6)δ137.9,136.7,134.5,133.9,132.3,131.6,130.4,130.2,126.8,120.4(q,JC-F＝325.2Hz),113.9.HRMS m/z(ESI):Calculated for C18H13INO2S+[M-OTf]+433.9706,found433.9697.
实施例14
以化合物II-14替代实施例13中的II-13，其他反应步骤、用量与实施例13相同，得到目标产物化合物I-14。白色固体；产率:77％(238mg)；熔点:204-206℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.00(dd,J＝8.1,1.5Hz,4H),7.79(td,J＝7.7,1.4Hz,2H),7.74–7.68(m,2H),7.60(td,J＝7.8,1.5Hz,2H),7.47–7.43(m,2H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.75.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ139.9,137.0,136.7,134.3,132.7,132.1,130.9,130.8,128.9,120.7(q,JC-F＝324.2Hz),114.0.HRMS m/z(ESI):Calculated for C18H12NClISO2 +[M-OTf]+467.9316,found467.9300.
实施例15
以化合物II-15替代实施例13中的II-13，其他反应步骤、用量与实施例13相同，得到目标产物化合物I-15。淡黄色固体；产率:73％(226mg)；熔点:214-216℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.02(ddd,J＝13.9,8.1,1.4Hz,4H),7.93(tt,J＝9.1,2.3Hz,1H),7.79(td,J＝7.7,1.4Hz,2H),7.61(td,J＝7.8,1.5Hz,2H),7.20–7.14(m,2H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.76(s),-103.50(s).13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ162.9(dd,JC-F＝252.2,13.1Hz),141.0(t,JC-F＝8.1Hz),136.6,134.4,132.7,131.9,131.0,120.7(q,JC-F＝323.2Hz),114.8,110.8(dd,JC-F＝8.1,4.0Hz),109.7(t,JC-F＝26.8Hz).HRMS m/z(ESI):Calculated for C18H11NF2ISO2 +[M-OTf]+469.9518,found 469.9496.
实施例16
以化合物II-16替代实施例13中的II-13，其他反应步骤、用量与实施例13相同，得到目标产物化合物I-16。白色固体；产率:78％(139mg)；熔点:204-206℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.12(dd,J＝8.1,1.3Hz,2H),7.70–7.63(m,4H),7.56(tdd,J＝8.9,5.6,2.4Hz,4H),7.52–7.48(m,3H),5.19(s,2H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.76.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ138.9,134.6,132.9,131.5,130.4,129.8,129.2,128.9,128.3,120.7(q,JC-F＝323.5Hz),117.8,22.6.HRMS m/z(ESI):Calculated for C19H15NISO2 +[M-OTf]+447.9863,found447.9851.
实施例17
以化合物II-17替代实施例13中的II-13，其他反应步骤、用量与实施例13相同，得到目标产物化合物I-17。淡黄色固体；产率:90％(145mg)；熔点:150-152℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.14(dd,J＝8.2,1.4Hz,2H),7.98(dd,J＝8.1,1.5Hz,2H),7.75(td,J＝7.7,1.4Hz,2H),7.58(td,J＝7.8,1.5Hz,2H),3.75(q,J＝7.3Hz,2H),1.42(t,J＝7.3Hz,3H).19FNMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.76.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ138.5,134.5,132.9,130.5,130.1,120.5(q,JC-F＝323.0Hz),117.2,49.5,22.6.HRMS m/z(ESI):Calculatedfor C14H13NISO2 +[M-OTf]+385.9706,found 385.9690.
实施例18
以化合物II-18替代实施例13中的II-13，其他反应步骤、用量与实施例13相同，得到目标产物化合物I-18。黄色固体；产率:79％(226mg)；熔点:190-192℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.2–8.1(m,2H),8.0(d,J＝8.8Hz,2H),7.8(dd,J＝8.6,2.4Hz,1H),7.8–7.7(m,1H),7.6(t,J＝7.8Hz,1H),3.7(q,J＝7.3Hz,2H),1.4(t,J＝7.3Hz,3H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.8.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ138.3,137.8,134.5,133.8,133.7,132.9,132.6,131.0,130.6,130.2,120.7(q,JC-F＝324.2Hz),118.2,117.4,49.4,8.2.HRMS m/z(ESI):Calculated for C14H12NClISO2 +[M-OTf]+419.9316,found419.9299.
实施例19
以化合物II-19替代实施例13中的II-13，其他反应步骤、用量与实施例13相同，得到目标产物化合物I-19。淡黄色液体；产率:82％(252mg)。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.3(d,J＝2.1Hz,1H),8.2(dd,J＝8.2,1.4Hz,1H),8.0–7.9(m,2H),7.9(d,J＝8.6Hz,1H),7.7(td,J＝7.7,1.4Hz,1H),7.6–7.5(m,1H),3.7(q,J＝7.3Hz,2H),1.4(t,J＝7.3Hz,3H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.8.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ138.3,138.2,136.4,135.5,134.6,132.8,131.4,130.6,130.2,122.0,120.7(q,JC-F＝323.2Hz),118.7,117.4,49.4,8.3.HRMSm/z(ESI):Calculated for C14H12NBrISO2 +[M-OTf]+463.8811,found 463.8793.
实施例20
/>
以化合物II-20替代实施例13中的II-13，其他反应步骤、用量与实施例13相同，得到目标产物化合物I-20。棕褐色稠状液体；产率:70％(207mg)；1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.3(dd,J＝8.0,1.5Hz,1H),8.1(dd,J＝8.3,1.5Hz,1H),8.0(dd,J＝8.0,1.5Hz,2H),7.8–7.7(m,3H),7.2(td,J＝7.5,1.5Hz,1H),3.6(q,J＝7.3Hz,2H),2.1(s,12H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.8.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ138.1,137.8,137.4,134.0,133.6,132.5,132.3,131.3,130.5,129.1,120.7(q,JC-F＝323.2Hz),118.2,114.6,47.9,36.4,24.8,7.9.HRMS m/z(ESI):Calculated for C18H21NISO2 +[M-OTf]+442.0332,found442.0313.
实施例21
以化合物II-21替代实施例1中的II-1，其他反应步骤、用量与实施例1相同，得到目标产物化合物I-21。黄色固体；产率:29％(84mg)。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.5(d,J＝2.1Hz,1H),8.3(s,1H),8.1(dd,J＝8.2,1.4Hz,1H),8.0(dd,J＝8.5,2.1Hz,1H),7.9–7.8(m,2H),7.7(dd,J＝5.2,1.6Hz,1H),7.7–7.7(m,1H),7.7–7.6(m,1H),7.5–7.4(m,2H),7.4(td,J＝7.5,1.1Hz,1H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.73.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ171.7,159.6,153.5,153.4,153.2,141.7,134.3,133.6,133.4,133.2,132.5,129.0,128.3,124.9,124.4,121.7,121.3,120.7(q,JC-F＝324.2Hz)119.3,116.1,102.4,102.3.HRMS m/z(ESI):Calculated for C21H12IO3 +[M-OTf]+438.9826,found 438.9808.
实施例22
以化合物II-22替代实施例13中的II-13，其他反应步骤、用量与实施例13相同，得到目标产物化合物I-22。淡黄色固体；产率:63％(120mg)；熔点:184-186℃。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.40(d,J＝8.2Hz,1H),8.14(ddd,J＝13.9,8.2,1.4Hz,3H),7.97(ddd,J＝7.4,6.4,1.1Hz,2H),7.85(dd,J＝8.2,1.4Hz,2H),7.80(td,J＝7.7,1.4Hz,2H),7.67(ddd,J＝8.2,6.9,1.1Hz,1H),7.62(t,J＝7.8Hz,1H),7.54(td,J＝7.7,1.5Hz,2H),7.43(ddd,J＝8.5,6.9,1.4Hz,1H).19F NMR(376MHz,DMSO-d6)δ-77.75.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ137.0,136.4,134.2,134.2,133.2,132.5,131.3,131.2,130.6,129.5,128.8,127.6,127.6,125.0,123.5,120.7(q,JC-F＝323.5Hz),114.0.HRMS m/z(ESI):Calculated forC22H15NISO2 +[M-OTf]+483.9863,found483.9845.
在1×10-4g/ml浓度的甲醇溶液中进行了紫外可见光谱实验，研究了部分环状碘盐化合物I以及具有香豆素骨架环状碘盐化合物的衍生化合物VI的紫外吸收波长。
具体步骤如下：配置部分环状碘盐化合物I以及具有香豆素骨架环状碘盐化合物的衍生化合物VI的甲醇溶液，浓度为1×10-4g/ml，通过紫外可见分光光度法分析，在190-700nm范围内进行波长扫描，得到了相应的吸收光谱，并得到其最大吸收波长。
具有香豆素骨架环状碘盐化合物的衍生化合物VI的结构如下所示：
结果如图1～3所示，图1显示了本发明制备的化合物I-1～I-4、I-6～I-12的紫外可见吸收光谱示意图。图2显示了本发明制备的化合物I-13～I-20、I-22的紫外可见吸收光谱示意图。图3显示了本发明制备的化合物I-5、I-21、VI-1、VI-2的紫外可见吸收光谱示意图。结果表明，图1和图2中大部分化合物I的紫外吸收峰位于287或286nm处，而含有大共轭萘基团的化合物I-22的紫外吸收峰明显增加至302nm处，图3中含有香豆素骨架的化合物I-5、I-21及其衍生化合物VI-1、VI-2的紫外吸收峰增加更加明显，可达317～330nm处，这表明萘环、香豆素骨架等大共轭基团的引入显著影响光化学性质。
将不同浓度梯度的化合物I或市售抗菌剂(利福平、苯扎氯氨、异噻唑啉酮、三氯生和三氯卡班)制成的抗菌液分别与细菌(革兰氏阴性菌大肠埃希氏菌(E.coli)、铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(S.aureus)、枯草芽孢杆菌(B.subtilis))混合后于液体培养基中培养18～24h，得到能够抑制细菌生长的最低浓度，即为最小抑菌浓度(Minimum Inhibitory Concentration，MIC)，以此衡量待测化合物的抗菌活性，MIC值越低意味着化合物抑制能力越强。
具体步骤如下：使用微量肉汤稀释法和LB液体培养基，首先在无菌96孔板中，按照不同的浓度梯度配制待测抗菌液。然后，将稀释后的菌悬液(OD600≈0.8)与待测抗菌液按照1:9的比例混合，每种浓度设置5个平行孔。接着，将96孔板放入37℃的恒温培养箱中培养18～24h，观察孔内的菌液是否浑浊。最后，记录不浑浊的孔对应的抗菌液浓度，即为MIC值，测得的抗菌活性数据如表1所示。
表1市售抗菌剂与化合物I的MIC值
柱状图如图4～7所示，图4是化合物I与五种市售抗菌剂分别对细菌E.coli的MIC值数据对比图。图5是化合物I与五种市售抗菌剂分别对细菌P.aeruginosa的MIC值数据对比图。图6是化合物I与五种市售抗菌剂分别对细菌S.aureus的MIC值数据对比图。图7是化合物I与五种市售抗菌剂分别对细菌B.subtilis的MIC值数据对比图。结果表明，杂环结构的引入大大提升了抗菌活性，氧原子桥接更提升了稳定性，部分化合物I的抗菌效果已经达到了市售专业高效抗菌剂水平，甚至超过了大多数表面活性剂和杀菌剂，效果接近抗生素，其中化合物I-12优于所有参与比较的化合物，可以在浓度仅为0.25μg/mL、0.5μg/mL下，分别对大肠埃希氏菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌以及枯草芽孢杆菌的生长产生抑菌活性。而与之结构相似的市售三氯生和三氯卡班的最小抑菌浓度经过测试均未达到比0.25μg/mL更低的数据，说明高价碘的引入可以视作对三氯生和三氯卡班的改良，是一种应用前景光明的新型高效敏感抗菌剂。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (10)
1.一种杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物，其特征在于，结构选自以下结构中的一种：
其中，
R1选自氢、C1～C10烷基、卤素、-CO2R9、-NO2、-CF3；
R2选自氢、C1～C10烷基、卤素、-CO2R9、-NO2、-CF3；
R3选自氢、C1～C10烷基、卤素、-CO2R9、-NO2、-CF3；
R4选自氢、C1～C10烷基、卤素、-CO2R9、-NO2、-CF3；
R5选自氢、C1～C10烷基、卤素、-CO2R9、-NO2、-CF3、
R6选自氢、C1～C10烷基、卤素、-CO2R9、-NO2、-CF3、
R7选自氢、C1～C10烷基、卤素、-CO2R9、-NO2、-CF3、
R8选自氢、C1～C10烷基、卤素、-CO2R9、-NO2、-CF3、
或，R6与R7和C、O组成六元环；
R9选自C1～C10烷基；
R10选自C1～C10烷基、
R11选自氢、C1～C10烷基、卤素；
R12选自氢、C1～C10烷基、卤素；
R13选自氢、C1～C10烷基、卤素；
R14选自氢、C1～C10烷基、卤素；
R15选自氢、C1～C10烷基、卤素；
R16选自氢、C1～C10烷基、卤素；
R17选自氢、C1～C10烷基、卤素；
R18选自氢、C1～C10烷基、卤素；
R19选自氢、C1～C10烷基、卤素；
R20选自氢、C1～C10烷基、卤素；
R21选自氢、C1～C10烷基、卤素；
R22选自氢、C1～C10烷基、卤素；
R23选自氢、C1～C10烷基、卤素。
2.根据权利要求1所述的杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物，其特征在于，所述杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物中，
R1选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3；
R2选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3；
R3选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3；
R4选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3；
R5选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3、
R6选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3、
R7选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3、
R8选自氢、甲基、乙基、正丙基、氟、氯、溴、-CO2CH3、-CO2CH2CH3、-NO2、-CF3、
或，R6与R7和C、O组成六元环虚线是连接处；
R10选自甲基、乙基、正丙基、
R11选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R12选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R13选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R14选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R15选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R16选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R17选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R18选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R19选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R20选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R21选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R22选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴；
R23选自氢、甲基、乙基、正丙基、叔丁基、氟、氯、溴。
3.根据权利要求2所述的杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物，其特征在于，所述杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物选自以下结构中的一种：
4.一种权利要求1至3任一项所述的杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将摩尔比为1:1.05～2的化合物II、碳酸铯倒入干燥Schlenk管中，密封后进行无水无氧操作通入氮气，加入乙腈，室温下反应1～24h，待基本完全反应后，加入选择性氟试剂和乙酸，在室温下继续反应1～24h，将反应管转移至0℃冰浴中，缓慢滴加三氟甲磺酸，选择性氟试剂、三氟甲磺酸与化合物II的摩尔比为2～6:2～6:1，撤去冰浴，室温下搅拌，然后加热至70～90℃继续反应1～5h，得到所述杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物；
或，
将摩尔比为1:1.05～2的化合物II、4-二甲氨基吡啶倒入干燥Schlenk管中，密封后进行无水无氧操作通入氮气，加入乙腈，温度为70～90℃的条件下反应1～24h，待基本完全反应后，加入选择性氟试剂和乙酸，在室温下继续反应1～24h，将反应管转移至0℃冰浴中，缓慢滴加三氟甲磺酸，选择性氟试剂、三氟甲磺酸与化合物II的摩尔比为2～6:2～6:1，撤去冰浴，室温下搅拌，然后加热至70～90℃继续反应1～5h，得到所述杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物。
5.根据权利要求4所述的杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物的制备方法，其特征在于，所述化合物II的结构选自以下结构的一种：
6.一种权利要求1至3任一项所述的杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物在制备有机功能材料中的应用。
7.一种权利要求1至3任一项所述的杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物在制备抗菌剂中的应用。
8.根据权利要求7所述的杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物在制备抗菌剂中的应用，其特征在于，所述抗菌剂中的细菌选自革兰氏阴性菌大肠埃希氏菌、铜绿假单胞菌、革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌中的一种。
9.一种权利要求1至3任一项所述的杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物与其他抗菌剂一起在制备抗菌剂中的应用。
10.根据权利要求9所述的杂原子桥接的六元环状二芳基碘盐化合物与其他抗菌剂一起在制备抗菌剂中的应用，其特征在于，所述抗菌剂中的细菌选自革兰氏阴性菌大肠埃希氏菌、铜绿假单胞菌、革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌中的一种；
所述其他抗菌剂选自利福平、苯扎氯氨、异噻唑啉酮、三氯生、三氯卡班中的一种。
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